IEEE trans:下肢外骨骼辅助沿途时的接触行为监测

2021-11-02 06:11:25 来源:
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近几十年来,小小腿躯体的发展促成了对其人身相容性的极为重要研究成果。根据个人眼科机械人的新ISO人身安全新标准(ISO 13482:2014),常用个人眼科的机械人和机械人设备,有数躯体,需要人-机械人融洽对话和协作。目前所,躯体控制器和驱动程序设计者需要重大的持续发展,以实现略低于水平的人身安全;否则,这些躯体会在特别设计者载客处理过程里对双足诱发不利因素,甚至造成严重伤害。“ReWalk”躯体的人身相容性和耐受最近已针对脊髓挫伤病变展开了评核,并辩论了设计者躯体生命心率时的人身相容性和危险性管理。小小腿躯体致动器诱发的光子并不一定通过刚性接口传送给选项。选项的躯体和的组织融洽关系的刚度差异会导致腰只见眼部转动,并由于软的组织压缩和人身安全只见顺应性而诱发较大的交互发挥作用合力。震动对眼部的因素过去已经被研究成果过,眼部挫伤,如水疱和溃疡,与震动和折叠水平相关。折叠合力是由眼部表面的震动和压合力共同诱发的,并提高眼部血流量。能够进一步研究成果特别设计者载客处理过程里的认识犯罪行为,有数偏移和交互发挥作用合力。

在展开彻底的危险性评核时,数据收集和评核是正因如此的,而人-机械人交互发挥作用的探测对于评核躯体的人身相容性和舒适性水平是精确的。提出了一个压合力特别设计者器阵列来探测交互发挥作用压合力。为了监测特别设计者坐立革新运动期间的认识犯罪行为,设计者了一个只见有嵌入式激光转动和合力特别设计者器的特别设计者腰只见两组。通过两个合力特别设计者器从外部探测间接地在腰只见上的所有合力,并通过转动特别设计者器未确定眼部与特别设计者腰只见融洽关系的相比较转动位移。为了评核交互折叠合力,技术开发了一种更进一步人身安全可验证作法,常用小小腿躯体的坐立革新运动。

特别设计者腰只见两组目的探测在特别设计者步行处理过程里发挥作用在腰只见表面的交互发挥作用合力以及其在眼部表面的转动。腰只见两组由两个外缘组件和一个里间组件组成。2个激光特别设计者器(ADNS-9800,Avago Technologies,Singapore)和两个三轴合力特别设计者器(USL06-H5-50N,Tech Gihan Co.,Japan)安装在里间组件的正里央底座上。在展开步行检验先前所,研究成果了特别设计者腰只见的精度,有数其检验认识犯罪行为的准确性和能合力。使用机械人把手(MH5F,Yaskawa,Japan)在 x-z 平面上在石板假眼部上快速移动腰只见两组。革新运动猎捕系统(MAC 3-D 系统,Motion Analysis Co., CA USA)。将特别设计者腰只见两组通到到把手的末端执行器上,并将较厚为 15 mm 的假肤上覆盖一些紧身衣的石板织成(较厚:0.35 毫米)。 在展开功能测试先前所,将每个标示的初始后方记录下来为相应的连续性,然后给与每个标示在革新运动处理过程里与连续性的相比较位移。由于 M3 通到到腰只见上,因此可以获得腰只见的相比较位移。

特别设计者两组设计者

本检验里使用了只见有四个电机的定制小小腿躯体。推论特别设计者步行是平衡的,步幅一段时间发生变化最小。未确定控制算法以代表者小小腿躯体的相比较特别设计者策略。压合力特别设计者器安装在鞋上,常用检验脚后跟撞击的瞬间。然后获得跨步一段时间,并使用前所一个双足心率的值来未确定原先双足下一阶段的特别设计者一段时间间隔。关节角速度由胫骨和腱周围的电机缺少。。在下面小腿的坐下下一阶段,胫骨处的电机在双足的 15-45% 的胫骨伸展方向上缺少角速度心率,而腱处的角速度在双足心率的 30-60% 内缺少了腱屈曲方向的角速度。八名肥胖未成年受测者(年龄:24.4±1.2 岁,身高:174.6±2.6 厘米,体重:66.9±4.0 公斤)参与了检验。特别设计者腰只见两组被选择放置在躯体右边腰部的下侧。

戴著躯体的检验设计者

沿z轴的合成折叠合力分别在双足心率的开始和40–50%内达到最大值和最小值。因为在这些时刻,眼部和腰口融洽关系基本上没有转动,折叠合力的增大提示眼部和软的组织变形的发生,这将在的组织里造成特别是在的折叠应变并增大眼部挫伤的危险性。检验结果表明,革新运动方向上的折叠合力的一般来说在双足心率的开始周边地区和 40-50% 内达到峰值。接近开始时,折叠合力集里在特别设计者腰只见的下外缘和里部,而后期则集里在上外缘和里部。在双足心率的 40-50% 以上,仔细观察到可忽略不计的偏移。躯体执行器诱发的动合力总是通过机械人腰口和鞋上的交互发挥作用合力传递到支撑肢体。如果在特别设计者载客处理过程里躯体和小小腿的革新运动显然匹配,则只能仔细观察到腰只见和眼部融洽关系的合力展开光子传递。初始化响应下一阶段(双足心率的 0-20%)的合力一般来说大于坐下下一阶段的其余部分。在初始化响应下一阶段,一个很大的斜坡反发挥作用合力从外部间接地到躯体上,这也通过机械人腰口和鞋因素了支撑肢体。感应腰只见压在腰部上,在负荷响应下一阶段法向合力增大。此外,在脚趾离地后晃动下一阶段的法向合力的一般来说增大,尽管短时间内的速率和一般来说在受测者融洽关系不尽相同。此外,当在晃动下一阶段抬起小腿时,动合力也也许在躯体和小小腿融洽关系转移。

总之,本该里心设计者的特别设计者腰只见可以评核在特别设计者载客里的认识犯罪行为和认识人身安全。为下一步假肢设计者缺少了参考。

X. Wan, Y. Liu, Y. Akiyama and Y. Yamada, "Monitoring Contact Behior During Assisted Walking With a Lower Limb Exoskeleton," in IEEE Transactions on Neural Systems and Rehabilitation Engineering

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